2021 Fiscal Year Annual Research Report
Research and development on novel-semiconductor nanowire light emitting devices towards next-generation smart devices
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19H02573
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
舘林 潤 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40558805)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市川 修平 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 助教 (50803673)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノワイヤ / 有機金属気相エピタキシャル法 / 希土類添加半導体 / 赤色発光ダイオード / フレキシブルデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、ワイドギャップ化合物半導体（窒化物半導体・酸化亜鉛を対象とする）のナノワイヤの成長技術の更なる深化を目指すとともに、発光層として希土類添加層をナノワイヤ上に形成、更に成長技術を確立し光学・構造特性を評価し物理物性の理解を図った。具体的には初年度と同様、サファイア基板上にワイドギャップ半導体ナノワイヤ構造を形成する結晶成長技術を確立した。窒化ガリウムではパターン基板を用いた選択成長法、酸化亜鉛では自然形成法を用いた。いずれの場合も、ナノワイヤ形成の際には成長温度・原料供給比及び成長速度がナノワイヤ形状を決定する成長条件である。特に今年度は窒化物半導体ナノワイヤ中希土類元素の高輝度化の実現に成功したことが顕著な成果である。Eu濃度や成長圧力など二年度では検討しなかった様々な成長条件を最適化することにより従来の膜構造に比しても遜色ない室温赤色発光の観測に成功した。加えて、窒化物半導体ナノワイヤをフレキシブル樹脂であるポリジメチルシロキサンに埋込むプロセス技術を確立しフレキシブル樹脂内での室温赤色発光の実現に成功した。更に、ナノワイヤ型発光ダイオード実現に向け、ナノワイヤ上への絶縁膜・電極形成プロセス技術を確立するとともに電流注入により整流特性を得ることに成功した。
一方、酸化亜鉛については赤色蛍光体であるEuを添加した酸化亜鉛ナノワイヤについて直接励起による希土類発光特性の詳細な評価を行った。その結果、ナノワイヤ上希土類添加膜の発光強度が増強した原因として母体励起によるEu発光が起きやすい発光センターがナノワイヤ上で形成されることに起因することを見出した。また、量子切断蛍光体であるTmおよびYbを共添加した酸化亜鉛ナノワイヤの成長技術を確立し、下方変換に必要なTmの490nm付近の発光を得ることに成功するとともに、TmからYbへのエネルギー輸送を示唆する結果を得た。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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